2024年绕线机行业专题报告：电机性能的“定盘星”

一、绕线设备行业：终端需求拉动规模增长

（一）数控绕线：行业规模稳步增长，自动化趋势凸显

绕线机种类多样，自动化+智能化为行业趋势。数控绕线机是指用数字、文字和符号 组成的数字指令来实现绕线、排线、缠头、剪线、包胶带、上下骨架、定位起始绕线 位置等动作控制的自动化的绕线设备。绕线机分类方式多样，按照自动化程度可分 为全自动绕线机和半自动绕线机，全自动绕线机高效、产品质量均匀并且可长时间 无间断工作，但价格高，需要长时间运行才能收回成本产生效益，适合单一成熟产 品的大批量生产；半自动绕线机价格低，灵活性更强，但受操作工的操作熟练度限 制，适合低成本生产、新产品生产、多种类少批量生产。目前后者使用最广泛，未来 随着人工成本的上升和设备技术的进步，全自动化、智能化或将成为行业趋势。

绕线设备行业规模逐年稳步增长，未来发展空间大。根据智研咨询，我国国内绕线 机市场规模从2015年的33.1亿元增长至2022年的44.7亿元，年复合增长率为4.39%， 预计2023年国内绕线机市场规模有望突破50万台。近十年来，随着数控系统核心处 理器性能的不断提高以及伺服驱动装置、PLC、驱动电机、精密传感器、液压执行组 件大量应用于绕线设备，数控自动化绕线设备绕线的速度、电子线圈规格的精准度得到进一步提高，同时，伴随着人工成本的不断攀升，下游厂商对使用数控自动化 绕线设备替代人工操作的需求日益增长。

绕线机处于电子产业链中游环节，受下游终端应用行业需求影响。绕线机主要应用 于将漆包铜线绕制成电感线圈的一道或多道加工，而电感线圈的制作则是电子产品 产业链的关键环节。绕线机是下游电子元器件生产厂商建设、投产、扩产及老旧设 备技改项目所需采购的必要装备，根据智研咨询，目前我国已经是全球主要的绕线 机产品消费市场之一，绕线机产销量呈增长趋势，根据智研咨询，2018年我国绕线 机产量从2015年的29.51万台增长至45.53万台，需求量从2015年的27.13万台增长 至33.85万台；预计2023年我国绕线机产量有望达到80万台，绕线机需求量有望达到 51万台。

（二）消费电子需求复苏，拉动设备需求增长

下游消费电子行业需求复苏，拉动绕线设备需求提升。下游消费电子行业总量已逐 步完成筑底并进入新的复苏周期，智能手机出货量处在三年周期底部，季度出货量 边际向好。根据IDC、力鼎产业研究院数据，22年全球、中国智能手机出货量分别为 12.1、2.9亿台，同比-15.9%、-10.4%，行业正处在短周期底部。根据Wind数据， 22Q4以来全球智能手机季度出货量同比增速边际改善并于23Q3恢复至零点附近。 国内头部手机厂商相继发布高端机型，将拉动需求复苏。

中高端市场行业集中度较高，低端市场价格竞争较激烈。根据QYResearch报告， 2023年全球前三大厂商占有大约55.0%的市场份额。跨国及本土大型电子元件生产 商对设备需求主要是在中高端产品，比起价格更看重设计精度、自动化水平及产品 性能，中国国内电子线圈生产设备高端市场主要由本公司以及日特、马斯利等几家 外资公司占据；中端市场方面，随着消费电子、电脑、通讯、汽车电子等下游产业生 产力的迅速提高，为适应市场的发展，包括田中精机在内的主要绕线设备厂商已开 始将中端市场作为企业重要的业绩增长点；在中国电子线圈生产设备低端市场上， 现阶段市场集中度较低，价格竞争较为激烈。

二、人形机器人发展新机遇，市场空间增量大

（一）空心杯电机性能优良，核心壁垒为绕线工艺

空心杯电机效率高，拖动性能优异。空心杯电机属于直流永磁的伺服、控制电动机， 也可以将其归类为微特电机。空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形 式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。根据论文《空心杯线圈绕线机控制系 统设计》，空心杯电机由于其线圈绕组不存在铁滞损耗，相比较于一般铁芯电机效 率提高了30%以上；转动惯量减小，使其具有极好的伺服控制性能，同时拥有良好 的拖动性能，易于控制，转速平稳。因此空心杯电机被广泛应用于航天、医疗、自动 化、机器人等领域。在自动化、机器人领域，凭借着良好的拖动性能，快速响应，平 稳可靠，适应该领域中各种苛刻的要求，极大的提高生产效率。

空心杯电机性能优良，人形机器人打开其应用新蓝海。据2023年12月特斯拉发布的 人形机器人Optimus Gen 2最新进展，每只手包括6个驱动器和11个自由度，大拇指 包含两个驱动器，其他四指各包含一个驱动器。手指的主动自由度由执行器实现， 其驱动/执行装置为空心杯电机，传动装置为绳驱+蜗轮蜗杆，并配有多种传感器等。 未来随着人形机器人商业化趋势进程推进，人形机器人产量有望达到百万台级别， 目前人形机器人每只手用到6个空心杯电机，人形机器人灵巧手将带来空心杯电机市 场增量新空间。

空心杯电机是机器人灵巧手关键零部件，成本占比高。空心杯电机使手指拥有活动 能力，其中大拇指外的每节手指对应一个空心杯电机模组，大拇指环节同时完成伸 缩和翻转2个动作配备2个空心杯电机模组，每个灵巧手由6个电机驱动。根据头豹研 究院数据，以特斯拉Optimus人形机器人为例，空心杯电机在人形机器人手部执行器 零部件成本中占比达54.5%。性能优良叠加价值量较高，空心杯电机在机器人灵巧手 的制造环节占据重要地位。

空心杯电机工艺流程复杂，核心壁垒为绕线工艺。空心杯电机加工难度远超普通直 流有槽电机，以鼎智科技为例，根据招股说明书，公司空心杯电机产品直流无槽电 机其生产流程涉及接近30道工序，远超其直流有槽电机产品不到10道工序的生产流程。其中，生产空心杯电机的关键在于空心杯线圈的绕制。根据不同的缠绕方式，目 前绕法主要分为直绕形、马鞍形、斜绕形三种。直绕形由于受其自身工艺的影响，常 常应用于线圈匝数要求比较少电机线圈的制造。而斜绕形和马鞍形才是目前国外先 进空心杯电机厂商最常采用的两种方式。从原理上，绕线机设备可以绕制直线形、 马鞍形和斜绕形三种，绕线方法通过切换程序来实现。

人形机器人带来空心杯电机市场空间增量，推动绕线设备需求增长。以特斯拉人形 机器人Optimus Gen 2为例，一只灵巧手需要6台空心杯电机作为驱动设备，因此一 台人形机器人需要12个空心杯电机。 产能：根据辛集发布公众号，以申科科技集团的数字化绕制车间为例，该车间拥有 全自动绕线机800余台，日平均产能可达35万个，推算单台设备日均产能约400个； 根据科瑞思上市招股书，半自动绕线机仅能实现自动排线，受操作工的操作熟练度 限制，半自动化单位产能为全自动化大约1/4水平。我们推算半自动化日产能约100 个。 价格：根据Wind，23年进口绕线机均价为9.0万美元/台（对应人民币约64万元）。 考虑到该口径包含了半自动及自动化绕线机，我们预计半自动绕线机均价应低于64 万元，自动化绕线机价格应高于64万元，此外，考虑到空心杯电机绕线设备技术壁 垒更高，价格应高于常规磁性元件绕线机，因此我们预计用于空心杯电机的半自动 绕线机价格约为40万元，全自动绕线机约为150万元（和产能基本对应）。 假设每年工作250天，由此测算不同场景下绕线机设备需求量与价值量。根据测算可 知，若人形机器人产量达到50万台，有望带来绕线机设备空间增量约1.5亿元。

（二）无框力矩电机：人形机器人关节，对绕线设备要求高

无框力矩电机设计结构特殊，摆脱机壳束缚。无框力矩电机是一种以输出扭矩为衡 量指标的无框架式永磁电机，它的基本操作就像传统的永磁电机一样。无框力矩电 机由驱动器供电，驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场，永磁体的转子在此磁场的作 用下转动。不同于传统的永磁电机，它没有机壳，只有转子和定子2个部件。无框力 矩电机的出现，让机器结构设计不再受制于电机壳体的束缚，利用机器的自身轴承 支撑转子，将电机无缝内置于机器设计中。

无框力矩电机作为动力源，具有与传统伺服电机相同的用途，但在某些应用中具有 明显的优势： 1. 极高的刚度：无框力矩电机可以作为直驱动力源，它不需要皮带和皮带轮，丝 杆或齿轮箱，就能直驱负载。 2. 效率高：由于无框力矩电机直接集成到机器的结构中，降低了风摩损失，因此 效率高。3. 静音：由于无框力矩电机直接集成到机器的结构中，改变了传动方式（甚至不 用减速机），带来了明显的静音效果。 4. 稳定性高、低维护性：由于无框力矩电机直接集成到机器的结构中，减少了所 用的零件，因此机器更易稳定工作。 5. 高扭矩密度：无框力矩电机的设计使其比传统电机更轻、体积更小，以一种典 型的无框力矩电机为例，此机器结构中，红色部分为定子，蓝色部分为转子， 黄色为机器的自身轴承所形成的轴线O1O2。将无框力矩电机的转子粘接在机 器的高速转轴上，这样，轴线O1O2既支撑了无框力矩电机的转子，又支撑了机 器本身的高速运动；如此一来，此机器的机械设计会非常小巧紧凑，从而在较 小的体积内提供大的扭矩。

无框力矩电机具有独特的性能特点和灵活的集成能力，在人形机器人领域备受青睐。 无框力矩电机性能优良，其高扭矩密度使无框力矩电机能在较小的体积内提供大的 扭矩，对于人形机器人的节省空间和减轻重量非常重要；其低转动惯量使得机器人 的动作更快、更灵活，同时也减少了启动和停止时的能量消耗。同时，由于无框力矩 电机不需要额外的外壳，它们可以直接集成到机器人的关节和身体部分中，这种紧 凑的集成解决方式有助于模仿人体结构，为人形机器人提供更自然的外观和运动。 以2023年7月6日特斯拉在世界人工智能大会上展示的人形机器人Tesla Bot为例，其 全身拥有28个自由度，关节有两类，一类是旋转关节、一类是线性关节。上肢采用 旋转关节方案，下肢采用线性执行器方案，特斯拉Optimus均采用14个旋转关节、14 个线性关节，其中：

1. 旋转关节采用“无框电机+双编码器+力矩传感器+谐波减速器”方案，与协作机器人关节一样，有力矩传感器+双编码器，较为精确的闭环控制。 2. 线性关节采用“无框电机+行星滚柱丝杠+力传感器”方案，线性关节能够提足 够大得力输出，但输出速度会略显慢。 因此，以特斯拉为例，一台人形机器人所需要的无框力矩电机为28台。

无框力矩电机性能受线圈布局影响，对绕线设备要求较高。无框力矩电机由转子和 定子两个部件组成，其中定子是外部部件，包含有齿钢叠片，外面包裹着能产生电 磁力的铜绕组。由于转子和定子的不同厂商在布局和线圈方式上的差异可能影响电 机性能，目前无框力矩电机的技术壁垒主要在磁路和工艺设计方面，而电机线圈的 布局同样也影响着电机性能。电机绕线机可以按照用途、配置、绕线方式分类。无框 力矩电机作为一种特殊的伺服电机，对绕线设备要求较高，以步科股份为例，其无 框力矩电机是采用分瓣绕线式的设计思路，但在生产过程中相较于其标准低压伺服电机而言对绕线机设备具有特殊要求。

人形机器人带来无框力矩电机市场空间增量，推动绕线设备需求增长。根据上文所 述，一台特斯拉人形机器人需要28个无框力矩电机作为关节部件。 产能：根据辛集发布公众号，以申科科技集团的数字化绕制车间为例，该车间拥有 全自动绕线机800余台，日平均产能可达35万个，推算单台设备日均产能约400个； 根据科瑞思上市招股书，半自动绕线机仅能实现自动排线，受操作工的操作熟练度 限制，半自动化单位产能为全自动化大约1/4水平。我们推算半自动化日产能约100 个。 价格：根据Wind，23年进口绕线机均价为9.0万美元/台（对应人民币约64万元）。 考虑到该口径包含了半自动及自动化绕线机，我们预计半自动绕线机均价应低于64 万元，自动化绕线机价格应高于64万元，此外，考虑到电机绕线设备技术壁垒更高， 价格应高于常规磁性元件绕线机，因此我们预计用于无框力矩电机的半自动绕线机 价格约为40万元，全自动绕线机约为150万元（和产能基本对应）。 由此测算不同场景下绕线机设备需求量与价值量。无框力矩电机较空心杯电机更为 成熟，根据步科股份22年年报，公司在22年就推出了协作机器人专用无框力矩电机， 因此我们推测无框力矩电机绕线设备的全自动化率应该更高。根据测算可知，若人 形机器人产量达到50万规模，无框力矩电机有望带来绕线机设备空间增量约3.2亿元。测算局限：由于无框力矩电机属于相对成熟的产品，国内企业已经具备了一定的产 能布局，因此无框力矩电机带来的绕线机增量实际上可能小于我们的测算结果。

三、田中精机：绕线设备龙头，技术铸造护城河

（一）技术源自于日本田中，深耕绕线设备行业

公司技术来自日本田中精机制造所，在绕线机行业地位领先。田中精机成立于2003 年7月，其股东TNK前身为1933年设立的田中精机制造所，1958年研发了公司第一 台绕线机。出于优化产业布局和可持续发展的考虑，2011年对TNK进行股权及资产 重组，全资子公司田中日本无偿受让了TNK所持有的与绕线机相关的全部技术。公 司在引进TNK技术的基础上，通过持续创新，独立研发并形成了一系列具有国际先 进水平和自主知识产权的新技术，公司目前的产品均依托上述自主创新技术开发生 产，成为国内细分绕线机行业龙头。 田中精机控股股东为上海翡垚投资管理有限公司，实际控制人为肖永富。根据公司 年报，2022年竹田享司、竹田周司、藤野康成、钱承林与翡垚投资签署股份转让协 议，合计将3223.7万股股份对应的表决权不可撤销地全权委托。此外，自上市公司 本次向特定对象发行股份完成，竹田享司、竹田周司分别自愿放弃其持有的上市公 司剩余股份对应的表决权，直至不再持有上市公司股份。目前公司控股股东变更为 翡垚投资，直接持有公司25.63%股份，实际控制人为肖永富。

公司是国内精密绕线设备领域的领导者。公司致力于自动化设备的研发、设计、生 产、销售及技术服务，产品主要包括数控自动化标准机、非标准机以及数控自动化 特殊设备，其中数控自动化标准机产品的设计、生产工艺和流程较为固定，主要实 现基本的绕线功能，用于生产标准化的电子线圈。数控自动化非标准机则是根据客 户的需求个性化设计、研发，包括多工序及流水线成套设备等。同时，为丰富产品类 型，增加产品的一体化程度，公司以数控自动化设备为基础，陆续研发、设计和生产 了与数控自动化设备前后端工序相配套的数控自动化特殊设备，满足了客户的个性 化、多元化需求，该等设备主要包括视觉检测设备、焊锡设备和插端子设备等。

非标准机产品营收占比提升，定制化需求导致非标准机和特殊机产品价格波动大。 公司下游行业中电子行业占比较大，收入波动和该领域景气度及订单高度相关。根 据公司年报，非标准机销量从2017年的50台增长至2018年的486台，同比增长率高 达872%，主要系公司与昆山联滔电子有限公司（立讯精密的全资子公司）签订重大 合同，合同数量为365台绕线机，总金额3.64亿元。2022年标准机、非标机产销量同 比下降较大，主要系2022年全球电子行业整体进入下行周期，行业景气度出现较大 分化，智能手机、笔记本电脑等消费类终端需求萎靡，以及由于部分客户产业链迁 移，生产线采购下降等因素影响。分产品价格来看，非标准机和特殊机定制化程度 高，性能差异大导致价格波动大。2012-2022年十年间非标准机平均单价波动区间为 70-153万元/台，特殊机平均单价波动区间为41-161万元/台，而标准机单价较为稳定， 波动区间为20-30万元/台。

公司产品线丰富，同时覆盖高中低端市场需求。高端市场方面，公司主要为消费电 子及汽车电子行业生产厂商提供具备绕线功能的智能制造装备及其它设备，公司智 能制造装备最终应用于高端消费电子产品及汽车电子产品等领域，该类生产厂商注 重产品品质稳定性与一致性，对智能制造装备有较高要求。经过多年经营，公司与 诸多知名厂商建立了合作关系，具有一定市场地位。在中低端市场方面，随着消费 电子、汽车电子等下游产业生产力的提高，自动化绕线设备的需求范围也在逐步扩 大，为适应市场的发展，包括公司在内的相关绕线设备制造厂商将中低端市场作为 业绩增长点，普遍采取“以量制价”的策略，市场竞争相对激烈。公司在绕线设备领 域深耕多年，产品种类丰富，在中低端市场亦具备一定的市场竞争力。

（二）前期业绩受下游需求影响承压，23Q3 扭亏为盈

公司2023年前三季度归母净利润扭亏为盈。2023Q1-3公司实现营业收入7277.1万 元，同比增长37.2%，归母净利润扭亏为盈，为116.4万元，同比增长114.1%；毛利 率32.01%，同比增长4.45pct，净利率-1.96%，同比增长24.71pct。2022年业绩大幅下降主要有：（1）受宏观经济形势下滑的影响，公司下游客户的需求减少或延后， 导致营业收入减少；（2）部分项目交货期延长，导致成本上升，相关产品毛利率下 降；（3）控股子公司深圳市佑富智能装备有限公司尚处于起步阶段，前期投入费用 较多，直接影响报告期内净利润。

公司毛利率较稳定，净利率水平受子公司影响波动较大。公司2018年、2019年净利 率低主要系计提子公司远洋翔瑞减值损失。根据2022年公司向特定对象发行股票之 上市公告书，远洋翔瑞因债权债务纠纷被多家供应商起诉导致部分银行账户被冻结， 并出现了阶段性停产，公司确认商誉减值损失0.47亿元，计提信用减值损失2.03亿 元，主要系远洋翔瑞应收款项的损失；同时，公司基于业绩承诺补偿款预计损失和 对远洋翔瑞股权投资损失确认公允价值变动损失1.06亿元。2022年远洋翔瑞已进入 破产清算阶段。 公司整体费用率较为稳定，近年来研发投入稳步上升。2022年公司销售费用率11%， 管理费用率28.6%，研发费用率4.12%。其中，2022年管理费用率上升主要系员工薪 酬支出增加。2020年至23年Q1-3，研发费用率分别为3.89%/4.12%/9.84%/11.94%， 逐年稳步增加，有望提升公司的产品技术研发水平，构筑公司在自动化设备领域的 护城河。

（三）入驻专业投资机构，进军半导体行业

投资半导体设备行业，完善公司业务布局。2023年10月17日，公司发布《拟对外投 资产业投资基金的公告》，拟作为有限合伙人以自有资金人民币1.5亿元参与认购海 南佑富基金份额，占合伙企业总认缴出资额的59.76%。海南佑富主要投资于半导体 封装、封测以及精密机械加工设备的公司，持有海南航芯高科技产业集团有限责任 公司股份31.47%。

海南航芯主营半导体业务，与积塔签订战略合作协议。海南航芯是海南省委省政府 的重点项目，主要开展IGBT功率模块和MEMS传感器等产品的研发、生产和销售， 于2022年4月由中国半导体行业杰出人士、中芯国际创始人张汝京博士和上海浦东 科技投资有限公司、海南省信息产业投资有限公司在海口市琼山区发起设立，注册 资本5.2亿元。根据新华网海南日报，2023年11月28日，海南航芯工业园项目竣工投产，首期投资21亿元，规划建设20条产线，包括10条半导体功率模组生产线和10条 芯片封测生产线。同日，海南航芯与汽车芯片制造企业上海积塔半导体有限公司签 订战略合作协议。

海南航芯由中芯国际创始人张汝京参与设立，具有技术、管理和资源优势。根据美 国半导体协会SIA数据，全球半导体销售额从2001年的1390亿美元增长到2022年的 5740亿美元，复合年增长率为6.67%。近年来，美国实施对华实施芯片和半导体制 造设备的出口限制，国产化替代成为必然趋势。公司间接持股的海南航芯公司由中 芯国际创始人张汝京博士参与设立，张汝京博士在半导体行业具有丰富的技术、管 理经验和资源优势。 收购半导体公司绍兴创芯精密，实现业务拓展。2023年12月27日，公司发布关于拟 对外投资的公告，拟使用自有资金投资绍兴创芯精密，与标的公司及原股东签署股 权转让协议，拟以0元受让昆山迦纳威企业管理合伙企业（有限合伙）原持有的创芯 精密50%的股权（对应2500万元注册资本，未实际出资），并以自有资金实缴出资 2500万元。本次投资完成后，公司将持有创芯精密50%的股权，占据两个董事席位。 创芯精密于2023年11月7日注册成立，是一家精密机械制造商，主要经营范围涵盖机 械零件、零部件加工、通用零部件制造、通用设备制造等。

编辑：火腿肠